PL204253B1 - Sposób i urządzenie do ustalania rzeczywistych zmian oraz zmian zamierzonych kąta przestrzennego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do ustalania rzeczywistych zmian oraz zmian zamierzonych kąta przestrzennego.

Problem techniczny leżący u podstaw obecnego wynalazku przedstawiony jest w niniejszym dokumencie z przykładowym odniesieniem - lecz bez jakiegokolwiek restrykcyjnego skutku, do znanego urządzenia śledzącego, posiadającego czujnik lub efektor, zainstalowanego na ruchomej powierzchni mocującej takiej jak platforma pojazdu lub pokład statku. Czujnikiem może być przykładowo urządzenie rejestrujące obrazy, zaś efektorem może być lufa działa artyleryjskiego, przy czym główna oś optyczna urządzenia rejestrującego obrazy i/lub oś rdzenia lufy działa mogą być - co najmniej w przybliż eniu, uważ ane za oś gł ówną . Czujnik i/lub efektor jest ruchomy w taki sposób, ż e jego ustawienie, i/lub ustawienie jego głównej osi jest zawsze skorelowane z położeniem zewnętrznego obiektu poruszającego się względem czujnika i/lub efektora i tym samym tropi ów obiekt lub przemieszcza się za nim; w przypadku czujnika oznacza to, że jest on zawsze skierowany na ruchomy cel, zaś w przypadku efektora - zrealizowanego w postaci lufy działa, oznacza to generalnie, że jest ona skierowana na punkt, który dany obiekt zewnętrzny osiągnie później, tak aby pociski wystrzelone z lufy działa trafiły w ów obiekt, gdy znajdzie się on w tym punkcie.

Czujnik i/lub efektor są sztywno połączone z elementem ustalającym, razem z którym tworzą zasadniczo jedną, faktyczną jednostkę funkcjonalną. Element ustalający jest obrotowo połączony z nośnikiem poprzez oś podniesienia; podniesienie czujnika i/lub efektora może być ustalone zasadniczo przez obrót elementu ustalającego względem nośnika wokół osi podniesienia; zakłada się, że oś główna przebiega horyzontalnie w położeniu spoczynkowym. Nośnik jest obrotowo połączony z podstawą poprzez oś wzdłużną; skutek ruchu tocznego może być skompensowany poprzez obrót nośnika względem podstawy wokół osi wzdłużnej w taki sposób, że oś podniesienia utrzymuje poziom lub jedynie nieznacznie - o niewielką wartość, odbiega od położenia poziomego, oś wzdłużna jest prostopadła do osi podniesienia i ustawiona przykładowo pod kątem 60° względem osi poprzecznej. Podstawa jest połączona obrotowo poprzez oś poprzeczną - bezpośrednio lub pośrednio - z platformą pojazdu i/lub pokładem statku. Kąt boczny czujnika i/lub efektora może być zasadniczo ustawiony poprzez obrót podstawy wokół osi poprzecznej; oś poprzeczna w położeniu spoczynkowym jest ustawiona - co najmniej w przybliżeniu, pionowo.

Kierunki i/lub kąty różnych osi obrotu, o których wspomniano wyżej, mają wartości teoretyczne, jakie zamierza się utrzymać. Faktyczne wartości tych kierunków i/lub kątów generalnie odbiegają od tych wartości teoretycznych. Odchylenia wynikają zasadniczo z dopuszczalnych tolerancji produkcyjnych i montażowych, skutkiem czego ruchy względne nie następują w sposób ściśle ciągły, lecz raczej skokowo - jeśli skoki są niewielkie, a także zmieniają się położenia względne środków ciężkości poszczególnych elementów urządzenia śledzącego podczas ich przemieszczania. Wskazane skutki omówionych odchyleń i/lub błędy geometrii powodują, że faktyczny kierunek głównej osi czujnika i/lub efektora odchylony jest od położenia teoretycznego i/lub kierunku pożądanego, o błąd kątowy - na ogół przestrzenny. Innymi słowy, podczas obrotu wokół osi obrotu, faktyczne zmiany szczegółowych kątów odbiegają od zamierzonych zmian tych kątów. Zamierzone zmiany podawane są w tym przypadku przez urządzenie kodujące. Odchylenia faktycznych zmian od zmian zamierzonych określa się mianem błędów kątowych. Błędy kątowe zaś mają wpływ na wyniki osiągane przez całą jednostkę funkcjonalną, przykładowo na precyzję, z jaką czujnik namierza obiekt.

Generalnie, błędy kątowe określa się w wytwórni, w toku testowania, przykładowo w ramach kontroli jakości. Błędy kątowe są odmienne dla poszczególnych urządzeń śledzących i/lub dla różnych typów urządzeń śledzących, a zatem co najmniej częściowo identyfikują indywidualne urządzenia śledzące. W tym celu dane o błędach kątowych są przechowywane.

Błędy kątowe nie przekraczają pewnych granicznych wartości. Mogą być skompensowane, co można wykonać poprzez zmiany sprzętowe (hardware) i/lub urządzenia, na drodze korekt wykonania i/lub montażu, bądź też przez zmiany programowe (software) w wyniku uwzględnienia oznaczonych błędów kątowych, przykładowo, w analizie wyników uzyskiwanych przez system czujnika.

Niezależnie od tego, czy błędy kątowe mają jedynie być odnotowane a informacja - przechowywana, czy też skompensowane - muszą być zmierzone.

Dotychczas zmierzenie takich błędów kątowych wymagało wykonania określonego ciągu pomiarów. W tym celu najpierw dokonuje się wyrównania (wypoziomowania) a następnie krok po kroku wykonuje się pomiary dla kolejnych osi, to znaczy poczynając od osi poprzecznej, poprzez oś wzdłużPL 204 253 B1 ną, aż do osi podniesienia. Pomiary realizuje się przy użyciu głównie optycznych urządzeń pomiarowych, takich jak autokolimatory, teodolity, lustra, niwelatory kątowe oraz pochyłomierze (inklinatory). Dodatkowo nieodzowne są liczne adaptery, uchwyty, nośniki oraz masy równoważące. Wielość niezbędnego sprzętu oraz ich różnorodne rozdzielczości i dokładności pomiarowe, wymóg pracy w warunkach wysokiej precyzji są wadami znanych metod pomiaru. Jednakże ich największą wadą jest to, że występuje kumulacja błędów w całym ciągu pomiarów, a błędy sprzężenia są praktycznie nieuniknione.

Jest zatem celem wynalazku zapewnienie sposobu ustalania rzeczywistych zmian oraz zmian zamierzonych kąta przestrzennego, pozbawionego wyżej omówionych wad metod dotychczasowych oraz zapewnienie urządzenia do ustalania rzeczywistych zmian oraz zmian zamierzonych kąta przestrzennego, pozwalającego na bezproblemową realizację powyższego sposobu

Cel ten został osiągnięty dzięki opracowaniu rozwiązania według wynalazku.

Sposób ustalania rzeczywistych zmian oraz zmian zamierzonych kąta przestrzennego, według wynalazku polega na tym, że ustala się rzeczywiste zmiany Δε oraz zmiany zamierzone Δε* kąta przestrzennego osi głównej czujnika lub efektora połączonego z elementem ustalającym, obracającym się bezpośrednio wokół pierwszej osi obrotu oraz pośrednio wokół co najmniej jednej dalszej osi obrotu, w którym

- optyczno-elektroniczne urządzenie do pomiaru kątów o co najmniej dwóch osiach pomiaru mocuje się do elementu ustalającego,

- przeprowadza się postępowanie oznaczeniowe dla pierwszej spoś ród osi obrotu, w którym obrót wokół tej pierwszej osi obrotu wykonuje się etapowo, przy zablokowaniu możliwości obrotu wokół co najmniej jednej dalszej osi obrotu, a po każdym etapie obrotu,

- ustala się pierwszą rzeczywistą zmianę Δε kąta przestrzennego osi głównej za pomocą urządzenia do pomiaru kąta i przechowuje się ją, a także,

- uzyskuje się pierwszą zamierzoną zmianę Δε* kąta przestrzennego osi głównej z urządzenia kodującego i przechowuje się ją.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku przeprowadza się postępowanie oznaczeniowe dla co najmniej jednej dalszej osi obrotu, w którym obrót wokół tej co najmniej jednej dalszej osi obrotu wykonuje się etapowo, przy zablokowaniu możliwości obrotu wokół pierwszej i ewentualnie nawet dalszej osi obrotu, a po każdym etapie obrotu

- ustala się drugą rzeczywistą zmianę Δε kąta przestrzennego osi głównej efektora za pomocą urządzenia do pomiaru kąta i przechowuje się ją, a także

- uzyskuje się drugą zamierzoną zmianę Δε* ką ta przestrzennego osi gł ównej efektora z urzą dzenia kodującego i przechowuje się ją.

W sposobie według wynalazku oznacza się i przechowuje błędy kątowe jako różnice pomiędzy rzeczywistymi zmianami Δε oraz odpowiadającymi im zmianami zamierzonymi Δε* i oznaczone błędy kątowe przykładowo wykorzystuje się do utworzenia matrycy oraz rejestruje się.

Według wynalazku, po oznaczeniu powyższych błędów kątowych porównuje się te błędy kątowe z wcześniej ustaloną wartością graniczną, która jest większa lub równa 0°.

Według wynalazku, podejmuje się działania aby skompensować co najmniej część błędów kątowych, jeśli błędy kątowe są większe niż wartości graniczne wcześniej dowolnie ustalone.

Według wynalazku, środki do skompensowania błędów kątowych obejmują zmianę wykonania i/lub ustawienia co najmniej jednego komponentu powodującego błędy kątowe.

Według wynalazku, po skompensowaniu błędu kątowego przeprowadza się jedno lub więcej postępowań oznaczeniowych oraz porównań i jeśli zachodzi potrzeba podejmuje się dalsze kroki dla skompensowania błędu kątowego po każdym przeprowadzonym porównaniu.

Korzystnie, według wynalazku, kroki dla skompensowania co najmniej części błędów kątowych przeprowadza się przy użyciu komputera.

W sposobie według wynalazku przed przeprowadzeniem pierwszego postępowania oznaczeniowego oznacza się osiowe przestrzenne odchylenie głównej osi pomiarowej urządzenia do pomiaru kątów od osi głównej oraz przeprowadza się kroki dla skompensowania tego osiowego odchylenia.

Według wynalazku, środki do skompensowania wskazanego odchylenia osiowego obejmują zmianę pozycji optyczno-elektronicznego urządzenia do pomiaru kątów.

Według wynalazku, kroki dla skompensowania wskazanego odchylenia osiowego przeprowadza się przy użyciu komputera podczas oznaczania rzeczywistych zmian kąta.

PL 204 253 B1

Sposób według wynalazku jest korzystnie realizowany co najmniej półautomatycznie, lecz z moż liwością ręcznej interwencji przy użyciu jednostki do wprowadzania danych i korzystnie jednostki wyświetlającej.

Korzystnie, sposób według wynalazku obejmuje dodatkowy etap, w którym dane zachowuje się w jednostce pamię ci i/lub lub na wydruku uzyskanym z zastosowaniem jednostki drukują cej.

Korzystnie, sposób według wynalazku obejmuje dodatkowy etap, w którym połączenie z systemem zewnętrznym realizuje się za pomocą urządzenia PSD.

Wynalazek obejmuje także urządzenie do ustalania zamierzonych zmian Δε* oraz zmian rzeczywistych Δε kąta przestrzennego osi głównej czujnika lub efektora połączonego z elementem ustalającym, obracającym się bezpośrednio wokół pierwszej osi obrotu oraz pośrednio wokół co najmniej jednej dalszej osi obrotu, mające urządzenie kodujące zrealizowane w celu podawania zamierzonych zmian Δε* kąta przestrzennego osi głównej czujnika i/lub efektora podczas obrotów elementu ustalającego, które według wynalazku cechuje się tym, że ma

- optyczno-elektroniczne urządzenie do pomiaru ką tów zamocowane do elementu ustalają cego, posiadające co najmniej dwie osie pomiaru, do wykrywania rzeczywistych zmian Δε kąta przestrzennego osi głównej podczas obrotów wokół tylko jednej spośród osi obrotu oraz

- jednostkę pamię ci do przechowywania zamierzonych zmian Δε* oraz odpowiadających im zmian rzeczywistych Δε, podłączoną do optyczno-elektronicznego urządzenia do pomiaru kątów i/lub urządzenia kodującego.

W urządzeniu według wynalazku optyczno-elektroniczne urz ądzenie do pomiaru kątów ma ogółem trzy osie pomiaru, korzystnie wzajemnie prostopadłe i korzystnie jest zamocowane do elementu ustalającego w taki sposób, że jedna z osi pomiaru pokrywa się co najmniej co do kierunku z osią główną.

Według wynalazku, urządzenie do pomiaru kątów ma żyroskop laserowy.

Korzystnie, urządzenie według wynalazku dodatkowo posiada system przetwarzania danych obejmujący jednostkę pamięci i posiadający jednostkę komputerową do obliczania błędów kątowych jako różnic pomiędzy zmianami rzeczywistymi Δε oznaczonymi za pomocą urządzenia do pomiaru kątów oraz zmianami zamierzonymi Δε* podanymi przez urządzenie kodujące.

W tym korzystnym rozwiązaniu, system przetwarzania danych ma jednostkę drukującą do wykonywania wydruków co najmniej części ustalonych danych.

W tym korzystnym rozwiązaniu, system przetwarzania danych ma jednostkę wprowadzania danych dla kontrolowania funkcji urządzenia kodującego i/lub urządzenia do pomiaru kątów, i/lub samego systemu przetwarzania danych.

Urządzenie według wynalazku jest autonomiczne względem zewnętrznych urządzeń pozycjonujących (nastawczych).

Alternatywnie, urządzenie według wynalazku jest sprzężone z zewnętrznym urządzeniem pozycjonującym (nastawczym) przy użyciu urządzenia PSD.

Korzystnie, według wynalazku element ustalający zamocowany jest poprzez nośnik do podstawy.

Korzystnie, według wynalazku element ustalający, nośnik oraz podstawa stanowią części urządzenia śledzącego, które może być ustawione w jednej linii z położeniem zewnętrznego obiektu w wyniku korelacji osi g ł ównej.

W tym korzystnym rozwiązaniu urządzenia według wynalazku, urządzenie śledzą ce jest optycznym urządzeniem śledzącym, a oś główna jest osią główną urządzenia rejestrującego obrazy, stanowiącego czujnik.

Alternatywnie, w tym korzystnym rozwiązaniu urządzenia według wynalazku, urządzenie śledzące jest działem artyleryjskim, a oś główna jest osią główną lufy działa, stanowiącej efektor.

Jak podano wyżej, obecny wynalazek oparty jest na wykorzystaniu co najmniej dwuosiowego, korzystnie trójosiowego, optyczno-elektronicznego urządzenia do pomiarów kątowych, takich jak żyroskop laserowy, a w każdym razie optyczno-elektronicznego urządzenia do pomiaru kątów, które nie wymaga jakiejkolwiek ustalonej orientacji w przestrzeni i które zawsze wskazuje jedynie na odnośne zmiany kątów. Urządzenie do pomiaru kątów i/lub żyroskop laserowy montuje się - zwykle czasowo, celem przeprowadzenia pomiarów, zamiast czujnika lub efektora albo obok czujnika i/lub efektora tak, żeby oś pomiaru oraz oś główna były współbieżne w maksymalnym możliwym stopniu, bądź tak równoległe jak tylko możliwe. Inne konfiguracje zamontowania są możliwe, ale wymagają transformacji

PL 204 253 B1 układu współrzędnych dla przejrzystej analizy uzyskanych wyników. Teraz, jednostka funkcjonalna obejmuje element ustalający oraz czujnik lub efektor i/lub urządzenie do pomiaru kątów.

Dzięki użyciu urządzenia do pomiaru kątów takiego jak żyroskop laserowy, który nie wymaga jakiejkolwiek ustalonej orientacji w przestrzeni, a w szczególności nie wymaga poziomowania, nowy sposób pomiaru jest istotnie uproszczony w porównaniu z dotychczasowymi pomiarami, a co więcej jest dokładniejszy. Podczas ruchów elementu ustalającego wynikających z obrotów wokół osi poprzecznej, osi wzdłużnej i osi podniesienia, wskazane urządzenie do pomiaru kątów rozpoznaje zawsze faktyczne zmiany kąta osi głównej. Realizując ruch wokół tylko jednej z trzech osi obrotu za każdym razem, można oznaczyć faktyczne zmiany kąta i/lub położenia względnego osi głównej. Ruchy wykonywane przy pomiarze są identyczne jak ruchy, które urządzenie śledzące wykonywałoby podczas działania.

Pomiar dokonywany w sposób według wynalazku jest bardzo dokładny i powtarzalny. Ponieważ jest to ostatecznie pomiar typu „od końca do końca (ang. „end-to-end), jest on wolny również od błędów sprzęgania.

Przy praktycznym wykorzystaniu rozwiązania według wynalazku, niezbędne może okazać się użycie paru części typu adapter dla zamocowania urządzenia do pomiaru kątów i/lub żyroskopu laserowego. Istotne jest, że proporcje masy i środków ciężkości nie ulegają istotnej zmianie w wyniku zamocowania urządzenia do pomiaru kątów i/lub żyroskopu laserowego; montaż obok jednostki funkcjonalnej efektora może być brany pod uwagę - poza względami przestrzennymi, jedynie wówczas gdy masa urządzenia do pomiaru kątów i/lub żyroskopu laserowego jest stosunkowo niewielka; jeśli urządzenie do pomiaru kątów i/lub żyroskop laserowy montowany jest zamiast czujnika i/lub efektora i jeśli jego masa jest wyraźnie mniejsza niż masa czujnika i/lub efektora, konieczne jest dołączenie ekwiwalentnej masy kompensacyjnej.

Wyniki postępowania związanego z oznaczaniem błędów mogą być wiążące jedynie wówczas, gdy urządzenie do pomiaru kątów jest usytuowane w precyzyjnie znanym położeniu względem głównej osi efektora i/lub czujnika; korzystny jest układ, w którym odpowiednia oś pomiarowa spośród osi pomiarowych optyczno-elektronicznego urządzenia do pomiaru kątów odpowiada ściśle osi głównej, co wymaga sprawdzenia przed faktycznym oznaczeniem błędu kątowego. W tym celu, można wykonać ruch wokół osi podniesienia. Jeśli odnośna oś pomiarowa nie pokrywa się z osią główną, opisuje ona powierzchnię stożkową, której wierzchołek leży na przecięciu osi pomiarowej i osi podniesienia przy ruchu wokół osi podniesienia. W takim przypadku konieczne jest przeprowadzenie korekty, chyba że kąt jest bliski 180°. Korektę można wprowadzić stosując zarówno rozwiązania sprzętowe (hardware) lub programowe (software), przy czym na ogół rozwiązania programowe są uważane za korzystniejsze.

Po korekcie dokonuje się właściwego oznaczenia błędu. W tym celu każdorazowo wykonuje się obrót wokół jednej z trzech osi obrotu, tj. wokół osi podniesienia lub wokół osi wzdłużnej lub wokół osi poprzecznej, z jednoczesnym zablokowaniem możliwości wykonania obrotu wokół dwóch innych osi. Obroty wykonuje się kolejno. Po każdym etapie (obrocie) urządzenie kodujące podaje zamierzoną zmianę kąta, a optyczno-elektroniczne urządzenie do pomiaru kątów i/lub żyroskop laserowy podaje odpowiadającą mu faktyczną (rzeczywistą) zmianę kąta. W jednostce pamięci zachowuje się dane o zmianie zamierzonej oraz odpowiadają cej jej zmianie rzeczywistej.

To kończy właściwy pomiar błędu w węższym znaczeniu tego terminu. To co teraz następuje, to analiza wyników przeprowadzonego pomiaru.

Wyniki pomiarów, tj. jedynie rzeczywiste zmiany i zamierzone zmiany odpowiedniego kąta, przechowuje się w pamięci i - jak już wspomniano - mogą być one wykorzystane wyłącznie w celu identyfikacji urządzenia śledzącego.

Generalnie, obecne urządzenie ma korzystnie system przetwarzania danych i/lub jest sprzężone z takim systemem. Stosując jednostkę komputerową systemu przetwarzania danych można utworzyć matrycę wykorzystując wyniki pomiaru błędu.

Generalnie, błędy kątowe, tj. różnice między faktycznymi zmianami kątów oraz zmianami zamierzonymi, oblicza się stosując jednostkę komputerową.

Te błędy kątowe mogą być po prostu przechowywane lub mogą być wykorzystane jako baza dla kompensacji. Kompensacji można dokonywać wykorzystując rozwiązania sprzętowe lub programowe.

Kompensacje przy użyciu oprogramowania można wykonywać w ten sposób, że można opisać funkcje empiryczne błędów oraz ewentualnie matematyczne funkcje błędów na podstawie funkcji em6

PL 204 253 B1 pirycznych, które następnie będą uwzględniane przy sterowaniu urządzeniem śledzącym podczas jego użytkowania.

Kompensacje, zwłaszcza kompensacje oparte na rozwiązaniach sprzętowych realizuje się jedynie wówczas, gdy błędy kątowe przekraczają pewne wcześniej określone granice. W tym celu jednostka komputerowa może dokonywać porównania stwierdzonych błędów kątowych z wcześniej ustalonymi wartościami granicznymi.

System przetwarzania danych może mieć drukarkę celem sporządzenia wydruku danych uzyskanych zgodnie ze sposobem według wynalazku.

System przetwarzania danych ma korzystnie jednostkę wyświetlającą.

Ponadto, system przetwarzania danych może mieć jednostkę do wprowadzania danych w celu pełnej lub częściowej kontroli obecnego nowego sposobu, typowo w połączeniu z jednostką wyświetlającą.

Obecny wynalazek jest wykorzystywany w szczególności do ustalania błędów kątowych głównych osi urządzeń śledzących i/lub efektorowych, w których jednostka funkcjonalna, a ściślej element ustalający czujnika i/lub efektora może obracać się wokół osi podniesienia oraz pośrednio wokół osi wzdłużnej i osi poprzecznej. W takim przypadku, czujnik może być urządzeniem rejestrującym obrazy, takim jak kamera TV, a efektor może być lufą działa, zaś powierzchnię mocowania urządzenia śledzącego może stanowić powierzchnia ruchoma - przykładowo pojazd lub statek, zwłaszcza platforma pojazdu lub pokład statku.

Urządzenie może być niezależne pod względem własnego urządzenia pozycjonowania i/lub połączone rozłącznie z zewnętrznym urządzeniem pozycjonującym. Może jednak być sprzężone z zewnętrznym urządzeniem pozycjonującym, przykładowo przy pomocy urządzenia PSD.

Poniżej opisane zostały dalsze szczegóły obecnego wynalazku z odniesieniem do przykładów realizacji oraz do rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie śledzące posiadające urządzenie według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania - w sposób wysoce uproszczony i schematyczny, zaś - fig. 2 - urządzenie śledzące pokazane na rysunku fig. 1, wyposażone w urządzenie według wynalazku, w innym przykładzie wykonania - także w sposób schematyczny i uproszczony.

Fig. 1 przedstawia powierzchnię mocowania 1 z zamocowanym urządzeniem śledzącym 2. W praktyce, urządzenie śledzące 2 obejmuje zasadniczo jednostkę funkcjonalną 4, w szczególności czujnik lub efektor, bądź urządzenie do pomiaru kątów 5, a także nośnik 6 i na końcu podstawę 8. Jednostka funkcjonalna nie stanowi elementu urządzenia według obecnego wynalazku.

Jednostka funkcjonalna 4 ma element ustalający 4.1. Gdy urządzenie śledzące 2 jest gotowe do użycia, do elementu ustalającego 4.1 zamocowany jest czujnik lub efektor, posiadający oś główną e. Aby zrealizować sposób według obecnego wynalazku, który jest sposobem testowania, trójosiowe urządzenie do pomiaru kątów 5 jest przejściowo mocowane do elementu ustalającego 4.1 w taki sposób, aby jedna z jego osi pomiarowych pokrywała się co najmniej z kierunkiem osi głównej e; odchylenie tej osi pomiarowej od jej zamierzonego położenia podczas ruchu elementu ustalającego 4.1 odpowiada odchyleniom osi głównej e podczas wykonywania identycznego ruchu przez element ustalający 4.1.

Jednostka funkcjonalna 4 i/lub element ustalający 4.1 jest/są połączone obrotowo poprzez oś podniesienia / z nośnikiem 6 i mogą obracać się względem nośnika 6 wzdłuż górnej płaszczyzny rotacji L. W układzie przedstawionym na rysunku fig. 1, oś podniesienia / jest prostopadła, zaś górna płaszczyzna obrotu L - równoległa do płaszczyzny rysunku, a zatem oś podniesienia / jest przedstawiona jako punkt. Oś podniesienia / jest pozioma w położeniu spoczynkowym w opisanym tu przykładzie wykonania. Kąt podniesienia λ osi głównej e ustawia się zasadniczo przez obrót wokół osi podniesienia /.

Obecnie zostanie objaśnione, jak ustalane jest położenie i ustawienie urządzenia do pomiaru kątów 5 podczas i/lub po zamontowaniu urządzenia do pomiaru kątów 5 oraz jak odchylenia od idealnego lub pożądanego położenia i/lub ustalenia są kompensowane. Jak już opisano, urządzenie do pomiaru kątów 5 jest mocowane do elementu ustalającego 4.1 zamiast czujnika lub efektora, wykorzystywanych w czasie operacyjnego użycia urządzenia śledzącego 2. Jeśli urządzenie do pomiaru kątów 5 ma istotnie niższą masę niż czujnik lub efektor, musi to być skompensowane przez dodatkowe zamocowanie równoważnej masy w odpowiednim położeniu. Następnie, poprzez obrót wokół osi podniesienia / sprawdza się, w sposób opisany wyżej, czy i o ile położenie i ustawienie głównej osi pomiarowej odchyla się od osi głównej e. Kompensacji tego odchylenia można dokonać przez zmiany sprzętowe, polegające na przeróbce i/lub na bardziej precyzyjnym montażu urządzenia do pomiaru

PL 204 253 B1 kątów 5. Jednakże kompensacji można dokonać także przy użyciu oprogramowania, w tym sensie że odchylenie jest odnotowane i zachowane oraz uwzględnione przez komputer przy wyznaczaniu i/lub analizie wyników zastosowania sposobu według obecnego wynalazku.

Nośnik 6 jest obrotowo połączony z podstawą 8 poprzez oś wzdłużną b i może być obracany względem podstawy 8 wzdłuż centralnej płaszczyzny obrotu B. Oś wzdłużna b jest teoretycznie prostopadła do osi podniesienia /. Wokół osi wzdłużnej b wykonywany jest obrót, aby skompensować odchylenie kąta β, który generalnie zmienia się w sposób ciągły podczas przemieszczania się powierzchni mocowania 1.

Podstawa 8 jest bezpośrednio lub pośrednio osadzona obrotowo na powierzchni mocowania 1 poprzez oś poprzeczną a i obraca się wokół dolnej płaszczyzny obrotu A względem powierzchni mocowania 1. Oś poprzeczna a ustawiona jest pod teoretycznym kątem φ względem osi wzdłużnej b i w położeniu spoczynkowym, w obecnym przykładzie realizacji jest pionowa. Kąt boczny α jednostki funkcjonalnej 4 i/lub osi głównej e jest ustawiany zasadniczo poprzez obrót wokół osi poprzecznej a.

W tym miejscu należy zauważyć, że w obecnym przykładzie, podniesienie bezwzględne oraz bezwzględny kąt boczny jednostki funkcjonalnej 4 i/lub osi głównej e nie są determinowane wyłącznie przez kąt podniesienia λ i/lub kąt boczny α, ponieważ zakłada się, że powierzchnia mocująca 1 przemieszcza się, lecz nie jest pozioma.

Urządzenie śledzące 2 ma urządzenie kodujące 10 dla każdej płaszczyzny obrotu L, B i A. Poczynając od położenia zerowego w każdym przypadku, urządzenie kodujące 10 podaje zamierzone zmiany Δε* kąta przestrzennego osi głównej e podczas obrotu wokół jednej z osi obrotu, tj. wokół osi podniesienia / lub wokół osi wzdłużnej b, lub wokół osi poprzecznej a, z jednoczesnym zablokowaniem obrotów wokół odpowiednich pozostałych dwóch osi obrotu. Obroty wykonuje się etapami i po każdym etapie obrotu ustala się zamierzoną zmianę Δε*.

Jednocześnie, dokonuje się pomiaru faktycznej zmiany Δε kąta przestrzennego osi głównej e po każdym etapie, przy pomocy urządzenia do pomiaru kątów 5.

Zamierzone zmiany Δε* oraz odpowiadające im rzeczywiste zmiany Δε uzyskiwane w różnych postępowaniach oznaczeniowych, przechowywane są w formie tabelarycznej i mogą być także poddawane analizie.

W tym celu, urządzenie do pomiaru kątów 5 oraz urządzenie kodujące 10 są połączone z systemem przetwarzania danych 12 w obecnym przykładzie - z odpowiednim laptopem. System przetwarzania danych 12 ma jednostkę pamięci 12.1 do przechowywania informacji o powyższych zamierzonych zmianach oraz rzeczywistych zmianach, a także ewentualnie innych danych związanych ze sposobem według obecnego wynalazku. Ponadto, system przetwarzania danych ma jednostkę komputerową 12.2; jednostka komputerowa 12.2 wykorzystywana jest do utworzenia wielowymiarowej matrycy na podstawie wskazanych zmian zamierzonych i rzeczywistych, z uwzględnieniem odpowiednich kierunków obrotów i etapów obrotów. Matryca ta reprezentuje testowane urządzenie śledzące i/lub jego odchylenia geometryczne od konfiguracji idealnej (teoretycznej). Ponadto, system przetwarzania danych ma jednostkę wyświetlającą 12.3 do wyświetlania - w formie tabelarycznej i/lub graficznej, danych związanych ze sposobem według obecnego wynalazku. System przetwarzania danych 12 ma jednostkę 12.4 do wprowadzania danych. Jednostka do wprowadzania danych 12.4 - typowo w połączeniu z jednostką wyświetlającą 12.3, wykorzystywana jest do analizy wyników postępowań oznaczeniowych oraz do sterowania całym sposobem według obecnego wynalazku.

Rozwiązania opisane w związku z fig. 1 funkcjonują bez zewnętrznych punktów odniesienia. Gdy współdziałanie z jednostkami zewnętrznymi jest zamierzone, korzystnie stosuje się w szczególności rozwiązanie przedstawione na fig. 2. Co do zasady, przykład wykonania przedstawiony na fig. 2 jest identyczny jak przykład realizacji z fig. 1, a identyczne lub odpowiadające sobie części są oznaczone identycznymi oznacznikami cyfrowymi. Dodatkowo, w przykładzie realizacji pokazanym na fig. 2 wykorzystane jest urządzenie PSD (z ang. „Position Sensitive Device), będące czujnikiem położenia, za pomocą którego można ustanowić połączenie z zewnętrznym układem odniesienia. Urządzenie to tworzą współpracujące ze sobą podzespoły, a mianowicie laserowy emiter PSD 20.1 połączony z elementem ustalającym 4.1, odbiornik PSD 20.2 oraz elektroniczny układ PSD 20.3, przy czym jako elektroniczny układ PSD 20.3 można zastosować dowolny znany w stanie techniki układ przetwarzający dane z emitera 20.1 i odbiornika 20.2 na dane o położeniu.

Claims (26)

1. Sposób ustalania rzeczywistych zmian oraz zmian zamierzonych kąta przestrzennego, znamienny tym, że ustala się rzeczywiste zmiany (Δε) oraz zmiany zamierzone (Δε*) kąta przestrzennego osi głównej (e) czujnika lub efektora połączonego z elementem ustalającym (4.1), obracającym się bezpośrednio wokół pierwszej osi obrotu (/) oraz pośrednio wokół co najmniej jednej dalszej osi obrotu (b, a), w którym optyczno-elektroniczne urządzenie do pomiaru kątów (5) o co najmniej dwóch osiach pomiaru mocuje się do elementu ustalającego (4.1), przeprowadza się postępowanie oznaczeniowe dla pierwszej spośród osi obrotu (/ b, a), w którym obrót wokół tej pierwszej osi obrotu (/ b, a) wykonuje się etapowo, przy zablokowaniu możliwości obrotu wokół co najmniej jednej dalszej osi obrotu, a po każdym etapie obrotu, ustala się pierwszą rzeczywistą zmianę (Δε) kąta przestrzennego osi głównej (e) za pomocą urządzenia do pomiaru kąta (5) i przechowuje się ją, a także uzyskuje się pierwszą zamierzoną zmianę (Δε*) kąta przestrzennego osi głównej (e) z urządzenia kodującego (10) i przechowuje się ją.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przeprowadza się postępowanie oznaczeniowe dla co najmniej jednej dalszej osi obrotu (/, b, a), w którym obrót wokół tej co najmniej jednej dalszej osi obrotu (/ b, a) wykonuje się etapowo, przy zablokowaniu możliwości obrotu wokół pierwszej i ewentualnie nawet dalszej osi obrotu, a po każdym etapie obrotu ustala się drugą rzeczywistą zmianę (Δε) kąta przestrzennego osi głównej (e) efektora za pomocą urządzenia do pomiaru kąta (5) i przechowuje się ją, a także uzyskuje się drugą zamierzoną zmianę (Δε*) kąta przestrzennego osi głównej (e) efektora z urządzenia kodującego (10) i przechowuje się ją.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że oznacza się i przechowuje błędy kątowe jako różnice pomiędzy rzeczywistymi zmianami (Δε) i odpowiadającymi im zmianami zamierzonymi (Δε*) i oznaczone błędy kątowe przykładowo wykorzystuje się do utworzenia matrycy oraz rejestruje się.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że po oznaczeniu błędów kątowych porównuje się te błędy kątowe z wcześniej ustaloną wartością graniczną, która jest większa lub równa 0°.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że podejmuje się działania aby skompensować co najmniej część błędów kątowych, jeśli błędy kątowe są większe niż wartości graniczne wcześniej dowolnie ustalone.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że środki do skompensowania błędów kątowych obejmują zmianę wykonania i/lub ustawienia co najmniej jednego komponentu powodującego błędy kątowe.

7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że po skompensowaniu błędu kątowego przeprowadza się jedno lub więcej postępowań oznaczeniowych oraz porównań i jeśli zachodzi potrzeba podejmuje się dalsze kroki dla skompensowania błędu kątowego po każdym przeprowadzonym porównaniu.

8. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że kroki dla skompensowania co najmniej części błędów kątowych przeprowadza się przy użyciu komputera.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed przeprowadzeniem pierwszego postępowania oznaczeniowego oznacza się osiowe przestrzenne odchylenie głównej osi pomiarowej urządzenia do pomiaru kątów (5) od osi głównej (e), oraz przeprowadza się kroki dla skompensowania tego osiowego odchylenia.

10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że środki do skompensowania wskazanego odchylenia osiowego obejmują zmianę pozycji optyczno-elektronicznego urządzenia do pomiaru kątów (5).

11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że kroki dla skompensowania wskazanego odchylenia osiowego przeprowadza się przy użyciu komputera podczas oznaczania rzeczywistych zmian kąta.

12. Sposób według zastrz. 1 albo 9, znamienny tym, że sposób ten jest realizowany w sposób co najmniej półautomatyczny, lecz z możliwością ręcznej interwencji przy użyciu jednostki do wprowadzania danych (12.4) i korzystnie jednostki wyświetlającej (12.3).

13. Sposób według zastrz. 1 albo 9, znamienny tym, że sposób ten obejmuje dodatkowy etap, w którym dane zachowuje się w jednostce pamięci (12.2) i/lub lub na wydruku uzyskanym z zastosowaniem jednostki drukującej (12.5).

14. Sposób według zastrz. 1 albo 9, znamienny tym, że sposób ten obejmuje dodatkowy etap, w którym połączenie z systemem zewnętrznym realizuje się za pomocą urządzenia PSD.

PL 204 253 B1

15. Urządzenie do ustalania zamierzonych zmian (Δε*) oraz zmian rzeczywistych (Δε) kąta przestrzennego osi głównej (e) czujnika lub efektora połączonego z elementem ustalającym (4.1), obracającym się bezpośrednio wokół pierwszej osi obrotu (/ b, a) oraz pośrednio wokół co najmniej jednej dalszej osi obrotu (/), mające urządzenie kodujące (10) zrealizowane w celu podawania zamierzonych zmian (Δε*) kąta przestrzennego osi głównej (e) czujnika i/lub efektora podczas obrotów elementu ustalającego (4.1), znamienne tym, że ma optyczno-elektroniczne urządzenie do pomiaru kątów (5) zamocowane do elementu ustalającego (4.1), posiadające co najmniej dwie osie pomiaru do wykrywania rzeczywistych zmian (Δε) kąta przestrzennego osi głównej (e) podczas obrotów wokół tylko jednej spośród osi obrotu (/, b, a), oraz jednostkę pamięci (12.2) do przechowywania zamierzonych zmian (Δε*) oraz odpowiadających im zmian rzeczywistych (Δε), podłączoną do optycznoelektronicznego urządzenia do pomiaru kątów (5) i/lub urządzenia kodującego (10).

16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że optyczno-elektroniczne urządzenie do pomiaru kątów (5) ma ogółem trzy osie pomiaru, korzystnie wzajemnie prostopadłe i korzystnie jest zamocowane do elementu ustalającego (4.1) w taki sposób, że jedna z osi pomiaru pokrywa się co najmniej co do kierunku z osią główną (e).

17. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że urządzenie do pomiaru kątów (5) ma żyroskop laserowy.

18. Urządzenie według zastrz. 15 albo 16, albo 17, znamienne tym, że dodatkowo posiada system przetwarzania danych (12) obejmujący jednostkę pamięci (12.2), posiadający jednostkę komputerową (12.1) do obliczania błędów kątowych jako różnic pomiędzy zmianami rzeczywistymi (Δε) oznaczonymi za pomocą urządzenia do pomiaru kątów (5) oraz zmianami zamierzonymi (Δε*) podanymi przez urządzenie kodujące (10).

19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że system przetwarzania danych (12) ma jednostkę drukującą (12.5) do wykonywania wydruków co najmniej części ustalonych danych.

20. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że system przetwarzania danych (12) ma jednostkę wprowadzania danych (12.3) dla kontrolowania funkcji urządzenia kodującego (10) i/lub urządzenia do pomiaru kątów (5), i/lub systemu przetwarzania danych (12).

21. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że jest autonomiczne względem zewnętrznych urządzeń pozycjonujących (nastawczych).

22. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że jest sprzężone z zewnętrznym urządzeniem pozycjonującym (nastawczym) przy użyciu urządzenia PSD.

23. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że element ustalający (4.1) zamocowany jest poprzez nośnik (6) do podstawy (8).

24. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że element ustalający (4.1), nośnik (6) oraz podstawa (8) stanowią części urządzenia śledzącego (2), które może być ustawione w jednej linii z położeniem zewnętrznego obiektu w wyniku korelacji osi głównej (e).

25. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że urządzenie śledzące (2) jest optycznym urządzeniem śledzącym, a oś główna (e) jest osią główną urządzenia rejestrującego obrazy, stanowiącego czujnik.

26. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że urządzenie śledzące (2) jest działem artyleryjskim, a oś główna (e) jest osią główną lufy działa, stanowiącej efektor.